Polyuretan. Historie vzniku, studium a použití.

Historie vzniku polyuretanu je velmi zajímavá a sahá až do vzdálených let (začátek 20. století) a má dlouhou a trnitou cestu vývoje.

První práce s polyuretanem provedl v roce 1937 Otto Bayer a jeho společnost. Tito vědci objevili, že polyuretan lze vyrobit z diisokyanátu a kapalného polyesteru nebo polyesterových diolů. Výsledný polyuretan svými vlastnostmi mnohonásobně překonal stávající plasty, které se vyráběly polymerací olefinů nebo polykondenzací. Nová kombinace monomerů okamžitě překonala i patent Wallace Carotherse na polyestery.

Původně se plánovala výroba umělých vláken a elastické pěny. Bohužel veškeré plánované práce byly „zmrazeny“ kvůli vypuknutí druhé světové války, během níž se polyuretany (v malém množství) používaly jako nátěry letadel. Válka výrazně zpozdila zavedení výroby polyuretanu. Výroba polyuretanu byla obnovena až v roce 1954. Byla založena na toluendiisokyanátu a polyesterpolyolech.

Zajímavost: Pružná polyuretanová pěna do forem byla vynalezena úplnou náhodou. Získávala se přidáním vody do reakční směsi.

Z toluendiisokyanátu a polyesterpolyolů se také vyráběla tuhá pěna, pryž a elastomery. Lineární vlákna se vyráběla z cyklohexandiisokyanátu a 1,4-butandiolu.

První komerčně vyráběný polyuretan byl uveden na trh společností DuPont ve Spojených státech v roce 1956. Levnější verze polyuretanu byly uvedeny na trh společnostmi BASF v Německu a Dow Chemical ve Spojených státech během jednoho roku. Polyuretan vyráběný těmito společnostmi měl několik velmi významných pozitivních vlastností. Hlavní byla cena, snadnost zpracování a zlepšená odolnost proti vodě. Hromadnou výrobu polyuretanu zahájily společnosti Union Carbide a Mobay, které měly ve Spojených státech společný podnik s názvem Monsanto/Bayer. Jen v roce 1960 bylo vyrobeno více než 45 tun elastických polyuretanů. Během deseti let byla objevena vhodnost chlorfluoralkanových nadouvadel, levných polyolpolyetherů a methylendifenyldiisokyanátů (MDI) pro výrobu elastických polyuretanů s vynikajícími izolačními vlastnostmi. Například polyuretan, který byl získán procesem polymerace methylendifenyldiisokyanátů, měl zvýšenou odolnost vůči vysokým teplotám a ohnivzdornost na rozdíl od polyuretanu, který byl získán z toluendiisokyanátu. V roce 1967 byl vyroben vylepšený typ polyuretanu, který měl ještě lepší vlastnosti odolnosti vůči vysokým teplotám a ohnivzdornosti. Poté se v automobilech začaly tímto typem polyuretanu pokrývat palubní desky a obložení dveří, aby se chránili řidiči a cestující.

Použití polyuretanu

V roce 1969 představil Bayer na výstavě v Německu automobil vyrobený výhradně z plastu. Díly prezentovaného vozu byly vyrobeny pomocí nejnovější technologie RIM, která se překládá jako „reakční vstřikování plastů“. V této technologii byly tekuté plastové komponenty smíchány pod vysokým tlakem a nality do formy.

Tato technologie umožnila vyrábět velké díly karoserií a interiérů automobilů. Technologie RIM následně získala velkou popularitu. Použití diaminových prodlužovačů řetězce a technologie trimerizace daly světu polyuretanmočovinu, polykyanuráty a polyuretanové lisování. Přidání prvků, jako je sklo nebo slída, do směsi dalo vzniknout nové technologii zvané „zesílené lisování“ (RRIM) a dodalo vyrobeným dílům nejlepší pevnost a ohnivzdornost. Tato technologie byla použita při výrobě modelu Pontiac Fiero. Byl to první americký vůz s karoserií vyrobenou výhradně z plastu. Následné vyztužení dílů bylo provedeno přidáním síťoviny ze skelných vláken do směsi. Tato technologie se nazývala SRIM, což se překládá jako „strukturální lisování“.

Na začátku 80. let se polyuretanová pěna pro formy začala používat k výrobě přístrojových desek a vzduchových filtrů v automobilovém průmyslu. Růst cen energií a snaha eliminovat PVC z oblasti automobilové výroby tak ovlivnily nárůst množství polyuretanové pěny na trhu. Vysoká cena surovin byla způsobena snížením hmotnosti a někdy i odmítnutím kovových dílů. Pěnový polyuretan našel široké uplatnění také při výrobě vysokoteplotních olejových filtrů.

Pěnový polyuretan se vyrábí přidáním těkavých látek do směsi. Tyto látky dodávají polyuretanu velké množství užitečných vlastností, z nichž nejdůležitější je tepelná izolace. Na začátku 90. let však byl prokázán destruktivní vliv některých prvků obsažených ve složení polyuretanu na ozonovou vrstvu Země, v důsledku čehož bylo jejich použití omezeno Montrealským protokolem. Některé prvky se začaly používat jako dočasná náhrada v rámci úplného postupného odmítnutí jejich používání podle směrnice o emisích skleníkových plynů, která byla přijata v roce 1994. Do konce 90. let se látky jako oxid uhličitý a pentan začaly široce používat jako prvky ve složení pěnového polyuretanu ve Spojených státech amerických a zemích EU. Látky obsahující chlór se však stále používají v mnoha rozvojových zemích.

Na základě stávající technologie polyuretanových stříkacích nástřiků a pokroků v chemii polyetheraminů se v 90. letech XNUMX. století rozšířily dvousložkové polyuretanové spreje. Jejich rychlá reaktivita a relativní necitlivost na vlhkost činí z těchto látek dobré nátěry pro velké množství povrchů, zejména pro sekundární ochranu nádrží a zásobníků, nátěry šachet a tunelů. Schopnost snadno a rychle se připojit k betonu a oceli se dosahuje dodržováním pravidel pro základní nátěr a úpravu natíraného povrchu. Mezitím nové dvousložkové polyuretany a hybridní polyuretany umožnily vstup na trh s povrchovými úpravami nástřikem.

Tato technika povrchové úpravy se používá k ošetření karoserií nákladních vozidel a dalších nákladních plošin, čímž vzniká povlak odolný proti korozi a poškození, který chrání základnu před korozí.

Částečně s ohledem na blížící se nedostatek ropy, částečně na základě snahy chránit životní prostředí, se v roce 2004 dostal do popředí potenciál polyolů odvozených z rostlinných olejů. Jedním z nejhorlivějších zastánců výroby polyolů z rostlinných surovin je automobilka Ford.

Na našich webových stránkách najdete spoustu užitečných a zajímavých informací o polyuretanu.

Krátký exkurz do školních osnov chemie vám pomůže pochopit, jak se polyamid liší od polyesteru. Tato syntetická vlákna se získávají syntézou polymerů, což jsou látky s vysokou molekulovou hmotností. Mají schopnost měnit své vlastnosti, když se k nim v malém množství přidávají činidla.

Polyamid a polyester jsou syntetická vlákna s podobnými vlastnostmi, ale liší se způsobem výroby. Tyto materiály našly uplatnění v oděvním průmyslu a částečně nahradily drahá přírodní vlákna.

Rozdíly a podobnosti mezi polyamidem a polyesterem

Polyamidové a polyesterové tkaniny mají téměř identický vzhled a podobné vlastnosti. Vyrábějí se z různých surovin, což je hlavní rozdíl mezi textilními materiály.

Rozdíly mezi plátny jsou patrné v následujících ukazatelích:

• tloušťka;
• hustota;
• účel textilií.

Popis polyesteru

Polyester je syntetický vláknitý materiál vyrobený z polyethylentereftalátu. Surovinou používanou k výrobě této součásti je dimethylether kyseliny tereftalové nebo ethylenglykol. Vícestupňový technologický proces se může lišit, ale podstatou je, že vlákna se získávají z roztavených surovin.

Do syntézy se zapojují katalyzátory a přísady. Mezi metody výroby patří:

• transesterifikace (při získávání vláken z dimethyletheru);
• polykondenzace (pokud je surovinou ethylenglykol).

V textilním průmyslu se polyesterová vlákna používají k výrobě tkanin, které připomínají hedvábí, vlnu, bavlnu a řadu netkaných materiálů (syntetická výplň, isosoft, podšívka atd.).

Polyesterové nitě se přidávají k přírodním vláknům během výroby směsných materiálů. To pomáhá zlepšit některé vlastnosti a snížit cenu materiálu.

Tkaniny z polyesterových vláken mají hladký povrch, příjemný na dotek. Materiál má střední hustotu s nízkou hygroskopičností, nepodléhá mačkání ani drážkování a nepropouští vzduch. Tkanina se obtížně barví, při vystavení přímému slunečnímu záření může ztrácet jas barev a elektrizuje se.

Popis polyamidu

Polyamid se získává polykondenzací amidů. Surovinami pro výrobu vláken jsou plasty získané zpracováním ropy, plynu a uhlí (kyseliny adipové a sebakové).

Oblíbené materiály: kapron, perlon a nylon. Materiál je mírně drsný, lehký, nemačkavý a prodyšný, s nízkou hygroskopičností. Snadno se barví, je odolný vůči blednutí, nebledne a má schopnost odpuzovat nečistoty (s výjimkou mastných skvrn).

Výhody a nevýhody – co je lepší vybrat

Je těžké odpovědět na otázku, co je lepší, polyamid nebo polyester. Porovnejme vlastnosti a vlastnosti materiálů a jejich účel.

Polyester a polyamid mají řadu výhod:

• dlouhá životnost;
• atraktivní vzhled, barevné schéma;
• jednoduchost při odchodu;
• materiál se nekrčí;
• rychle uschne;
• není náchylný k biologickým vlivům (vývoj plísní, napadení larvami můr).

Mezi výhody polyesteru patří také hygroskopičnost a schopnost odpuzovat nečistoty. Mezi výhody polyamidu patří schopnost svrchních oděvních tkanin chránit před větrem a relativní požární bezpečnost (materiál nepodporuje hoření, taví se pod vlivem plamene).

Mezi nevýhodami stojí za to zdůraznit následující:

• nízká schopnost udržet teplo (s výjimkou netkaných izolačních materiálů);
• akumulace statické elektřiny;
• deformace pod vlivem vysokých teplot.

Polyester není prodyšný, což brání dýchání pokožky. Polyamid neabsorbuje vlhkost a mastné skvrny se z takového materiálu obtížně odstraňují.

Při výběru oblečení pro chladná období je vhodné dát přednost výrobkům označeným ve složení textilu jako polyester. Pro letní období – polyamid.

Druhy tkanin obsahující polyester a polyamid

Tkaniny vyrobené ze syntetických vláken a smíchané s jejich přídavkem se široce používají při výrobě oděvů různých skupin. Použití syntetických vláken snížilo náklady a zvýšilo odolnost proti opotřebení.

Polyamid

Nejoblíbenější typy látek vyrobených ze 100% polyamidu jsou:

1. Kapron a anid. Lehké a odolné materiály. Anid má vyšší tepelnou odolnost než kapron.
2. Nylon je odolný a lehký materiál, jehož některé druhy mohou mít vodoodpudivý povrch (při výrobě se používají speciální impregnace).
3. Taslan je textilie s porézní texturou na rubové straně, která zajišťuje tepelnou vodivost.
4. Jordan je prodyšná, vodoodpudivá tkanina používaná ve svrchním oblečení a obuvi.
5. VelSoft je oděruvzdorná, měkká a prodyšná tkanina s vlněným povrchem.
6. Tactel. Používá se především při výrobě punčochového zboží. Dvouvrstvá struktura zajišťuje udržení tepla.

Polyster

Polyesterová vlákna se používají k výrobě 5 typů tkanin:

1. Větruodolná nepromokavá tkanina Jordan. Má třpytivě hladký povrch. Při výrobě se jako přísada používá polyuretan.
2. Duspo. Používá se při výrobě svrchního oděvu. Hustý materiál s polyuretanovou impregnací, který má větruodolné vlastnosti.
3. Taft je tkanina používaná při výrobě zboží pro cestovní ruch. Je odolná vůči chemickým činidlům a vlhkosti.
4. Skupina materiálů pro šití svrchního oděvu, které prokazují ochranné funkce – princ, lepení, pilník.
5. Trilobal je materiál s perleťovým leskem.

Rozsah aplikace

Syntetické tkaniny se používají k výrobě spodního prádla (včetně termoprádla), svrchního oblečení a modelů pro dospělé i děti.

Elastičtější polyamid je vhodný pro šití spodního prádla. Z takových materiálů se vyrábějí plavky, sportovní oblečení, cyklistické legíny a kraťasy. Tkaniny s polyesterem se používají k výrobě pracovních oděvů.

Sintepon a isosoft se používají jako izolace pro šití bund, overalů a kabátů. A při výrobě lepicích podložek pro zpevnění částí oděvu se používá vlizelína.

Jsou nějaké rozdíly v péči?

Výrobky ze syntetických vláken se snadno udržují. Nevyžadují žádné speciální prostředky ani dodatečné náklady na práci. Jedno hlavní pravidlo: takové výrobky se musí prát při teplotě ne vyšší než 40 stupňů, aby se zabránilo deformaci (zmačkání a záhybům).

Polyamidové a polyesterové oděvy není nutné žehlit. Rychle schnou a zachovávají si svůj původní tvar a vzhled. Díky použití umělých vláken tyto typy výrobků nevyžadují ochranu před moly.

Recenze

Světlana Sergejevna, hospodyňka:

Mám tři děti a často jim kupuji svrchní oblečení. Vždycky se dívám na složení látky. Při nákupu věcí s polyamidem jsem si jistá, že se snadno perou a dlouho si zachovají svůj původní vzhled. Dětské bundy a kalhoty vypadají moc hezky, ale musíte se hodně snažit, abyste je ušpinili. Na štítku spodního prádla nejčastěji nacházím polyester.

Marina Vitalijevna, důchodkyně:

Vždycky jsem milovala přírodní látky. Ale v poslední době se tento typ materiálu stal drahým a náročným na péči. Už několik let kupuji výrobky s obsahem polyamidu nebo polyesteru: ponožky, ložní prádlo, pletené svetry a další. To pomáhá šetřit peníze a v žádném případě to není horší kvalita než u věcí vyrobených z přírodních vláken. Nevidím v tom zásadní rozdíl.